專利名稱：副產(chǎn)熱水石墨hci合成爐裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型提供了一種HCl合成生產(chǎn)裝置，特別是一種能副產(chǎn)熱水的石墨HCl合成爐裝置。
目前，在HCl的生產(chǎn)過程中，是由氯氣和氫氣燃燒來合成HCl的。氯氣和氫氣燃燒時放出大量的燃燒熱。而國內(nèi)石墨HCl合成爐裝置均用冷卻水來移走此燃燒熱而不予利用，形成能量的浪費。
本實用新型的目的是提供一種副產(chǎn)熱水石墨HCl合成爐裝置，以充分利用氯氣和氫氣合成時產(chǎn)生的燃燒熱，減少能量的浪費。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的，副產(chǎn)熱水石墨HCl合成爐裝置，合成爐上部的換熱段外殼內(nèi)有石墨換熱塊、下部的合成段外殼內(nèi)有石墨合成筒，石墨合成筒底部有氯氣進氣管和氫氣進氣管，合成爐頂部有HCl出氣管，在所述的合成段外殼下部和上部分別有冷卻水進水管和冷卻水下出水管與合成段外殼、石墨合成筒之間的空腔相通，冷卻水下出水管與換熱段外殼下部的冷卻水上進水管相通，換熱段外殼上部的熱水出水管、下部的冷卻水上進水管分別與換熱段外殼、石墨換熱塊之間的空腔相通。
采用上述結(jié)構(gòu)的副產(chǎn)熱水石墨HCl合成爐裝置，能充分將氯氣和氫氣合成時產(chǎn)生的燃燒熱利用起來，送至用熱用戶，從而減少了能量的浪費，提高了HCl生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，減少了熱污染。
以下結(jié)合附圖給出了實施例說明本實用新型的結(jié)構(gòu)。


圖1是本實用新型一種實施例的示意圖。圖2是本實用新型中石墨換熱塊的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是其包括控制裝置的示意圖。圖4是本實用新型另一種實施例的示意圖。圖5是其包括控制裝置的示意圖。圖6～圖9表示了跳停控制器的電原理圖。
如附圖所示，本實用新型之副產(chǎn)熱水石墨HCl合成爐裝置，合成爐上部的換熱段外殼(1-8)內(nèi)有石墨換熱塊(1-7)、下部的合成段外殼(1-4)內(nèi)有石墨合成筒(1-3)，石墨合成筒底部有氯氣進氣管(1-1)和氫氣進氣管(1-2)，合成爐頂部有HCl出氣管(1-10)，其特征在于，在所述的合成段外殼(1-4)下部和上部分別有冷卻水進水管(1-12)和冷卻水下出水管(1-5)與合成段外殼(1-4)、石墨合成筒(1-3)之間的空腔相通，冷卻水下出水管(1-5)與換熱段外殼(1-8)下部的冷卻水上進水管(1-6)相通，換熱段外殼(1-8)上部的熱水出水管(1-9)、下部的冷卻水上進水管(1-6)分別與換熱段外殼(1-8)、石墨換熱塊(1-7)之間的空腔相通。
所述的HCl出氣管(1-10)與吸收器(18)上部相通，吸收器下部分別有鹽酸出酸管(19)和HCl尾氣出氣管(20)，HCl尾氣出氣管(20)與尾氣塔(22)底部相通，尾氣塔頂部有尾氣出口管(25)和吸收水進水管(24)，尾氣塔下部還有稀酸管(23)與吸收器頂部相通，吸收器上還有冷卻水進水管(21)和冷卻水出水管(17)。這是一種進一步用HCl生產(chǎn)鹽酸的合成爐裝置。
所述的氫氣進氣管(1-2)上接有調(diào)節(jié)閥(40)和流量變送器(41)，調(diào)節(jié)閥(40)和流量變送器(41)與流量顯示控制器(7)相連，氯氣進氣管(1-1)上接有調(diào)節(jié)閥(42)和流量變送器(5)，流量變送器(5)與另一流量顯示控制器(6)相連，調(diào)節(jié)閥(5)也與流量顯示控制器(7)相連。這是一種具有氯氣、氫氣流量控制的合成爐裝置。氯氣、氫氣的流量經(jīng)流量變送器送入流量顯示控制器，在流量顯示控制器內(nèi)與設定值進行比較后，得出一調(diào)節(jié)信號，流量顯示控制器將這一信號送至調(diào)節(jié)閥(42)、(40)，調(diào)節(jié)閥就會調(diào)整開度，從而調(diào)整氯氣或氫氣的流量。
所述的冷卻水進水管(1-12)上連接有流量變送器(16)，流量變送器(16)的輸出端與流量顯示控制器(14)相連，流量顯示控制器(14)的輸出端分別接熱水出水管(1-9)上的調(diào)節(jié)閥(11)和跳?？刂破?10)的輸出端，火焰監(jiān)測器(15)一端位于合成筒(1-3)內(nèi)，另一端接跳?？刂破?10)輸入端，壓力變送器(15)一端位于合成筒內(nèi)，另一端接跳?？刂破?10)輸入端，在氯氣進氣管(1-1)和氫氣進氣管(1-2)上分別接有壓力變送器(2)和壓力變送器(3)，兩壓力變送器的輸出端分別與壓力顯示器(8)和壓力顯示器(9)的輸入端相連，兩壓力顯示器的輸出端分別與跳停控制器(10)的輸入端相連，防爆膜監(jiān)測器(43)一端位于反應爐換熱段頂部、另一端與跳停控制器(10)的輸入端相連，跳停控制器(10)的輸出端分別與氯氣關(guān)閉閥(39)、氫氣關(guān)閉閥(38)、氫氣放空閥(4)相連。這是一種可以根據(jù)各種因素變化進行跳停控制(即關(guān)閉氯氣、氫氣進氣管、開啟氫氣放空閥)的合成爐裝置。在壓力變送器(2)、(3)測得氯氣、氫氣壓力上上限，或壓力變送器(15)測得合成筒內(nèi)的壓力上上限，或火焰監(jiān)測器測得合成段爐內(nèi)停火，或流量變送器(16)測得冷卻水流量下下限，或防爆膜監(jiān)測器(43)測得防爆膜已破等情況下，送出信號至跳?？刂破?，跳?？刂破鹘邮者@些信號后，發(fā)出信號關(guān)閉氯氣關(guān)閉閥(39)、氫氣關(guān)閉閥(38)，打開氫氣放空閥(4)，整個合成爐裝置停止工作。跳停邏輯控制器在接收到停電信號、停循環(huán)水位號、停儀表風信號以及氯氫比失調(diào)信號(即氯氣、氫氣流量比失調(diào)信號)時，也將整個合成爐裝置跳停。
在所述的鹽酸出酸管(19)上有濃度變送器(36)，濃度變送器(36)的輸出端與濃度顯示器(37)的輸入端相連，濃度顯示器(37)的輸出端與吸收水進水管(24)上的調(diào)節(jié)閥(32)相連。這是一種可以根據(jù)鹽酸出酸管內(nèi)的鹽酸濃度調(diào)節(jié)吸收水流量的合成爐裝置。濃度顯示器接收濃度變送器送來的濃度信號，并將這一信號與設定值進行比較，然后發(fā)出調(diào)整信號給調(diào)節(jié)閥(32)，調(diào)節(jié)閥調(diào)整開度，對吸收水流量進行控制。
在所述的鹽酸出酸管(19)上有溫度變送器(35)，溫度變送器(35)輸出端與溫度顯示控制器(34)輸入端相連，溫度顯示控制器(34)的輸出端與冷卻水進水管上的調(diào)節(jié)閥(33)相連。這是一種可以根據(jù)鹽酸出酸管內(nèi)的鹽酸溫度調(diào)節(jié)冷卻水流量的合成爐裝置。其工作原理與吸收水流量控制原理相同。
在所述的尾氣出口管(25)上分別有HCl含量變送器(29)和氯氣含量變送器(30)，HCl含量變送器、氯氣含量變送器輸出端分別與HCl含量顯示器(26)、氯氣氣量顯示器(27)輸入端相連，HCl含量顯示器、氯氣含量顯示器輸出端分別與跳?？刂破?10)輸入端相連，冷卻水進水管(24)上有流量變送器(31)，流量變送器(31)輸出端與流量顯示控制器(28)輸入端相連，流量顯示控制器(28)輸出端與跳?？刂破?10)的輸入端相連。這是一種可以根據(jù)尾氣出氣管的HCl濃度、氯氣濃度、吸收水流量等因素變化進行跳停的合成爐裝置。跳?？刂破?10)在接收到HCl濃度上上限或氯氣濃度上上限或吸收水流量下下限信號后，送出信號進行跳停。
這種合成爐裝置的工作原理是，氯氣、氫氣在石墨合成筒內(nèi)燃燒合成HCl，經(jīng)石墨換熱塊降溫后，經(jīng)HCl出氣管送出。HCl出氣管與吸收器連接后，經(jīng)稀酸吸收生成鹽酸。冷卻水經(jīng)合成段外殼與石墨合成筒之間的空腔，上行至換熱段外殼與石墨換熱塊之間的空腔，在隔片(1-11)的作用下，在各石墨換熱塊內(nèi)蛇形上行，與在石墨換熱塊內(nèi)垂直上行的HCl氣體進行換熱，吸收HCl氣體的熱量升溫而形成熱水。石墨換熱塊(1-7)上向上的孔為HCl流道，水平方向的孔為水的流道。
在各控制裝置中，壓力變送器(2)、(3)、(15)分別為電II或電III型壓力測量變送器。流量變送器(41)、(5)、(16)、(31)分別為電II或電III型流量測量變送器。溫度變送器(35)為熱電阻。鹽酸濃度變送器(36)為密度計。HCl含量變送器(29)、氯氣含量變送器(30)為氣體分析儀。各調(diào)節(jié)閥、氯氣、氫氣關(guān)閉閥、氫氣放空閥為氣動調(diào)節(jié)閥。
壓力顯示器(9)、(8)、(12)，流量顯示器(7)、(6)，流量顯示器(14)、(28)，溫度顯示控制器(34)分別為電II或電III型調(diào)節(jié)器。鹽酸濃度顯示控制器(37)、HCl含量顯示器(27)分別為密度計和氣體分析儀的一部分。
防爆膜監(jiān)測器(43)監(jiān)測防爆膜是否已破裂，如破裂發(fā)出信號至跳?？刂破鲗⒑铣蔂t裝置跳停。
火焰監(jiān)測器(37)，位于合成筒內(nèi)的一端有探頭，通過紅外線監(jiān)測氯氣與氫氣合成燃燒的火焰是否熄滅，如熄滅，發(fā)出信號至跳?？刂破?10)，使反應爐裝置跳停。
在圖6中，X1～X13分別為氯氣壓力下下限接點、氫氣壓力下下限接點、冷卻水流量下下限接點、火焰熄滅信號接點、反應筒內(nèi)壓力上上限接點、防爆膜破裂信號接點、下下限接點吸收水流量、尾氣中HCL含量上上限接點、尾氣中氯氣含量上上限接點、氯氫比失調(diào)信號接點、停電信號接點、停循環(huán)水信號接點、停儀表風信號接點。圖7、圖8、圖9分別表示了氯氣關(guān)閉閥、氫氣關(guān)閉閥、氫氣放空閥的控制原理。
當合成爐裝置投入運行時，由于上述接點是并聯(lián)在電路中的，因此只要接收到各接點的任一種信號，就會引起跳停，即關(guān)閉氯氣、氫氣進氣管上的氯氣關(guān)閉閥、氫氣關(guān)閉閥，并打開氫氣放空閥放空氫氣。
下面以氯氣壓力下下限接點X1信號的作用為例說明跳?？刂破鞯膭幼鬟^程。當氯氣壓力太低，超過設定的壓力下下限值時，壓力顯示器將這一信號送至跳停控制器(28)，X1接通，使中間繼電器1AJ得電，常開觸點1AJ-1、1AJ-2、1AJ-3閉合，同時中間繼電器1BJ得電，觸點1BJ-1、1BJ-2動作，使信號燈1HD亮，電笛DD響，提醒操作人員注意。同時，常開觸點1AJ-3閉合，輸出信號至氯氣關(guān)閉閥關(guān)閉氯氣進氣管。接通延時繼電器CJ，延時繼電器CJ常開觸點CJ-1、CJ-2閉合發(fā)出信號，延時關(guān)閉氫氣關(guān)閉閥、打開氫氣放空閥。
這是一種利用常規(guī)繼電器來實現(xiàn)跳?？刂频木唧w結(jié)構(gòu)。當然，跳?？刂埔部梢酝ㄟ^DCS或PLC的順序控制功能來實現(xiàn)。
權(quán)利要求1.副產(chǎn)熱水石墨HCl合成爐裝置，合成爐上部的換熱段外殼(1-8)內(nèi)有石墨換熱塊(1-7)、下部的合成段外殼(1-4)內(nèi)有石墨合成筒(1-3)，石墨合成筒底部有氯氣進氣管(1-1)和氫氣進氣管(1-2)，合成爐頂部有HCl出氣管(1-10)，其特征在于，在所述的合成段外殼(1-4)下部和上部分別有冷卻水進水管(1-12)和冷卻水下出水管(1-5)與合成段外殼(1-4)、石墨合成筒(1-3)之間的空腔相通，冷卻水下出水管(1-5)與換熱段外殼(1-8)下部的冷卻水上進水管(1-6)相通，換熱段外殼(1-8)上部的熱水出水管(1-9)、下部的冷卻水上進水管(1-6)分別與換熱段外殼(1-8)、石墨換熱塊(1-7)之間的空腔相通。
2.如權(quán)利要求書1所述的副產(chǎn)熱水石墨HCl合成爐裝置，其特征在于，所述的HCl出氣管(1-10)與吸收器(18)上部相通，吸收器下部分別有鹽酸出酸管(19)和HCl尾氣出氣管(20)，HCl尾氣出氣管(20)與尾氣塔(22)底部相通，尾氣塔頂部有尾氣出口管(25)和吸收水進水管(24)，尾氣塔下部還有稀酸管(23)與吸收器頂部相通，吸收器上還有冷卻水進水管(21)和冷卻水出水管(17)。
3.如權(quán)利要求書1所述的副產(chǎn)熱水石墨HCl合成爐裝置，其特征在于，所述的氫氣進氣管(1-2)上接有調(diào)節(jié)閥(40)和流量變送器(41)，調(diào)節(jié)閥(40)和流量變送器(41)與流量顯示控制器(7)相連，氯氣進氣管(1-1)上接有調(diào)節(jié)閥(42)和流量變送器(5)，流量變送器(5)與另一流量顯示控制器(6)相連，調(diào)節(jié)閥(5)與流量顯示控制器(6)和流量顯示控制器(7)相連。
4.如權(quán)利要求1所述的副產(chǎn)熱水石墨HCl合成爐裝置，其特征在于，所述的冷卻水進水管(1-12)上連接有流量變送器(16)，流量變送器(16)的輸出端與流量顯示控制器(14)相連，流量顯示控制器(14)的輸出端分別接熱水出水管(1-9)上的調(diào)節(jié)閥(11)和跳?？刂破?10)的輸入端，火焰監(jiān)測器(15)一端位于合成筒(1-3)內(nèi)，另一端接跳停控制器(10)輸入端，壓力變送器(15)一端位于合成筒內(nèi)，另一端接跳?？刂破?10)輸入端，在氯氣進氣管(1-1)和氫氣進氣管(1-2)上分別接有壓力變送器(2)和壓力變送器(3)，兩壓力變送器的輸出端分別與壓力顯示器(8)和壓力顯示器(9)的輸入端相連，兩壓力顯示器的輸出端分別與跳?？刂破?10)的輸入端相連，防爆膜監(jiān)測器(43)一端位于反應爐換熱段外殼頂部、另一端與跳停控制器(10)的輸入端相連，跳?？刂破?10)的輸出端分別與氯氣關(guān)閉閥(39)、氫氣關(guān)閉閥(38)、氫氣放空閥(4)相連。
5.如權(quán)利要求2所述的副產(chǎn)熱水石墨HCl合成爐裝置，其特征在于，在所述的鹽酸出酸管(19)上有濃度變送器(36)，濃度變送器(36)的輸出端與濃度顯示控制器(37)的輸入端相連，濃度顯示控制器(37)的輸出端與吸收水進水管(24)上的調(diào)節(jié)閥(32)相連。
6.如權(quán)利要求2所述的副產(chǎn)熱水石墨HCl合成爐裝置，其特征在于，在所述的鹽酸出酸管(19)上有溫度變送器(35)，溫度變送器(35)輸出端與溫度顯示控制器(34)輸入端相連，溫度顯示控制器(34)的輸出端與冷卻水進水管上的調(diào)節(jié)閥(33)相連。
7.如權(quán)利要求2所述的副產(chǎn)熱水石墨HCl合成爐裝置，其特征在于，在所述的尾氣出口管(25)分別有HCl含量變送器(29)和氯氣含量變送器(30)，HCl含量變送器、氯氣含量變送器輸出端分別與HCl含量顯示器(26)、氯氣氣量顯示器(27)輸入端相連，HCl含量顯示器、氯氣含量顯示器輸出端分別與跳?？刂破?10)輸入端相連，冷卻水進水管(24)上有流量變送器(31)，流量變送器(31)輸出端與流量顯示控制器(28)輸入端相連，流量顯示控制器(28)輸出端與跳?？刂破?10)的輸入端相連。
專利摘要本實用新型提供了一種副產(chǎn)熱水石墨HCl合成爐裝置，屬于化工生產(chǎn)設備,冷卻水下出水管(1—5)與換熱段外殼(1—8)下部的冷卻水上進水管(1—6)相通,換熱段外殼(1—8)上部的熱水出水管(1—9)、下部的冷卻水上進水管(1—6)分別與換熱段外殼(1—8)、石墨換熱塊(1—7)之間的空腔相通,這種合成爐能將HCl合成時產(chǎn)生的燃燒熱利用起來,從而減少了能量的浪費,提高了HCl生產(chǎn)的經(jīng)濟效益,減少了熱污染。
文檔編號C01B7/01GK2505467SQ0124336
公開日2002年8月14日 申請日期2001年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月6日
發(fā)明者李德敏, 姚建, 李民堂, 豐永祥, 田紅升, 紀玉忠, 馬福貞 申請人:山東濱化集團有限責任公司, 南通山劍石墨設備有限公司